前列腺粒子植入機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析.pdf

1、隨著機(jī)器人技術(shù)和計算機(jī)影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微創(chuàng)手術(shù)也取得了巨大進(jìn)步，并逐漸應(yīng)用于臨床手術(shù)中。鑒于微創(chuàng)機(jī)器人輔助醫(yī)生手術(shù)帶來的優(yōu)勢，本文設(shè)計了一種應(yīng)用于前列腺粒子植入的機(jī)器人系統(tǒng)，用以輔助醫(yī)生完成放射性粒子植入手術(shù)來治療前列腺癌，該系統(tǒng)不但能提高手術(shù)精度和手術(shù)效率，而且能減少放射線對醫(yī)生的傷害、降低勞動強(qiáng)度。
　　首先，本文分析了前列腺粒子植入手術(shù)的可操作空間，并以此為基礎(chǔ)提出了前列腺粒子植入機(jī)器人的設(shè)計要求；并將機(jī)器人系統(tǒng)劃分為位置

2、調(diào)整模塊、姿態(tài)調(diào)整模塊、末端植入器三個組成部分。討論了自由度分配和構(gòu)型選擇。位置調(diào)整模塊設(shè)計中，通過桿件尺寸優(yōu)化實現(xiàn)了3自由度位置調(diào)整機(jī)構(gòu)的運動解耦；姿態(tài)調(diào)整模塊采用了 RCM機(jī)構(gòu)，并通過引入了另一組平行四邊形機(jī)構(gòu)解決了姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)運動死點問題。末端植入器采用了齒輪齒條機(jī)構(gòu)驅(qū)動外針，硬質(zhì)摩擦槽輪驅(qū)動內(nèi)針，保證較準(zhǔn)確的進(jìn)針方向，并設(shè)計了彈簧壓緊機(jī)構(gòu)提供穩(wěn)定壓緊力。
　　其次，采用 ANSYS Workbench有限元仿真軟件分析了位

3、置調(diào)整模塊和姿態(tài)調(diào)整模塊，得到了總變形和等效應(yīng)力云圖；同時對主要零部件進(jìn)行了強(qiáng)度分析。為了便于運動控制，本文采用 D-H法進(jìn)行了機(jī)器人系統(tǒng)正逆運動學(xué)分析，得到了位置、速度、加速度的矩陣表達(dá)形式。此外，通過 ADAMS虛擬樣機(jī)軟件進(jìn)行了運動學(xué)分析，檢驗論文數(shù)值計算部分得到結(jié)論的準(zhǔn)確性；并進(jìn)行了動力學(xué)分析，評價前列腺粒子植入機(jī)器人的結(jié)構(gòu)合理可行性。本文還進(jìn)行了生物組織粒子植入穿刺實驗，得到相應(yīng)實驗數(shù)據(jù)為進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)器人提供數(shù)據(jù)參考。